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文檔簡介

第一章緒論

本章重點:1.數(shù)控機床概念

2.數(shù)控機床采用的新穎機械結(jié)構(gòu)

3.數(shù)控機床按檢測系統(tǒng)的分類

一般了解:數(shù)控機床的組成、數(shù)控機床的優(yōu)缺點、數(shù)控機床

的發(fā)展趨勢

一、數(shù)字控制:用數(shù)字化信號對機床的運動及其加工過程

進行控制的一種控制方法。

數(shù)控機床:國際信息處理聯(lián)盟(IFIP)第五技術(shù)委員會,

對數(shù)控機床作了如下定義:一種裝了程序控制系統(tǒng)的機床。

該系統(tǒng)能邏輯的處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規(guī)定

的程序。

二、數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展:

(一)產(chǎn)生:

1、傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法已滿足不了生產(chǎn)需求

1)單件小批量生產(chǎn)——占70%,一般用試切

法,技術(shù)水平要求高,勞動強度大,精度

不高,無法實現(xiàn)自動化。如:普通車、銃、

刨、磨床等

2)工藝流水作業(yè)——調(diào)整法加工,生產(chǎn)率提

高,精度提高,成本低,品種多,采用組

合機床,多機床配合,環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,生

產(chǎn)停滯。

3)自動機床:用凸輪控制,適于生產(chǎn)簡單工

件,且改型困難

2、社會的需求

1)品種多樣化

2)零件精度和形狀復雜程度不斷提高

3)生產(chǎn)品種的頻繁換型

3、技術(shù)上的可行性

1)電子計算機的發(fā)明

2)電子技術(shù)的發(fā)展

a、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展

b、各種功能優(yōu)越件的產(chǎn)生

c、大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)

3)新穎機械結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)

a、滾珠絲杠一代替普通絲杠,動作更靈

活,間隙更小,精度提高

b、滾動導軌一代替滑動導軌,移動靈

活,克服爬行和前沖現(xiàn)象

4)機床動態(tài)特性的研究成果

使機床的剛度更好,主軸轉(zhuǎn)速更高,抗振

性提高

由于生產(chǎn)的發(fā)展要求出現(xiàn)新的生產(chǎn)工具,而在技術(shù)上又

已具備了條件,于是在1948年,美國帕森斯公司提出應(yīng)用計

算機控制機床加工的設(shè)想,并與麻省理工學院合作進行研制

工作。1952年試制成功第一臺三坐標立式數(shù)控銃床。1958年

我國開始研制數(shù)控機床。

(二)發(fā)展:

1952——1959年,電子管制成數(shù)控機床控制系統(tǒng)

1959——1965年,晶體管制成數(shù)控機床控制系統(tǒng)

1965——1970年,小規(guī)模集成電路

1970——1974年,大規(guī)模集成電路

1974——,微型計算機

三、數(shù)控機床的組成:

數(shù)字控制計算機:處理加工程序,輸出各種信號,控制機

床完成各種運動。

PC控制部分:介于控制計算機和機械、液壓部件之間的控

制系統(tǒng),接受計算機輸出的指令信號,經(jīng)過

編譯、邏輯判斷、功率放大后,直接驅(qū)動相

應(yīng)的電器、液壓、氣動和機械部件,完成相

應(yīng)的動作。

以上兩部分加上輸入輸出設(shè)備、驅(qū)動裝置等可以和

稱為---計算機數(shù)控系統(tǒng)(ComputerizedNumerical

ControlSystem)也可簡稱為CNC系統(tǒng)。目前通常所

說的數(shù)控系統(tǒng),一般均指計算機數(shù)控系統(tǒng)。

液壓、氣動系統(tǒng):輔助裝置,用來實現(xiàn)潤滑、冷卻、夾

緊、轉(zhuǎn)位、排屑等功能。

機械部分:包括主運動部件(主軸)、進給運動執(zhí)行部分

(工作臺、拖板、床身等)

伺服系統(tǒng):根據(jù)CNC發(fā)來的速度和位移指令,控制執(zhí)行

部件的進給速度、方向、位移。

四、數(shù)控機床的加工運動:

主運動(控制主運動可以得到合理的切削速度)一般指主

軸轉(zhuǎn)速。

數(shù)控機床需要無級變速,一般采用變頻器控制變頻

電機來實現(xiàn)無級變速。如:XKA714采用日本安川

變頻器,河北變頻電機。

進給運動(控制進給運動可以得到不同的加工表面)用伺

服電機或步進電機來控制絲杠的轉(zhuǎn)動,從而帶動工

作臺或刀具在二維、三維空間內(nèi)進行移動,加工出

各種曲面。

五、數(shù)控機床的優(yōu)缺點:

優(yōu)點:1.精度高,質(zhì)量穩(wěn)定

傳動精度高(滾珠絲杠),摩擦阻力小(滾動導軌),

設(shè)有檢測元件(矯正誤差)程序自動加工,避免

認為誤差。

2..生產(chǎn)率高,采用高硬度的硬質(zhì)合金刀具,因而切

削速度提高,可實現(xiàn)自動換刀,空行程速度快:

15m/min?240mzmin,因而縮短了輔助時間。

3.功能多,一次裝夾可完成多種加工,消除因重復

定位而帶來的誤差。如:數(shù)空鍵銃床、縱切機床。

4.適應(yīng)不同零件的自動加工,要換零件品種,只需

改變程序。

5.能完成復雜形面的加工,如:螺旋槳面

6.減低勞動強度,有較高經(jīng)濟效益。

缺點:1.價格昂貴,一次性投資大

2.維修和操作較復雜

數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點:

1.增加機床的剛度

2.注重散熱和排屑

3.采用滾珠絲杠和滾動導軌,或塑料貼面導軌

4.采取了傳動消除間隙機構(gòu),提高了傳動精度

六、分類:

1.按工藝用途分

2.按加工路線分

點位控制系統(tǒng):孔坐標位置精度要求高,如:鉆床、鋒

床、沖床等.

輪廓加工控制系統(tǒng):刀具軌跡運動精度要求高,如銃床

3.按有無檢測裝置分:

1)開環(huán)系統(tǒng)一無位置檢測裝置

2)閉環(huán)系統(tǒng)一檢測元件裝在床身和移動部件上

3)半閉環(huán)系統(tǒng)一檢測元件裝在電機尾部

4.按可聯(lián)動坐標數(shù)分:

二坐標聯(lián)動——數(shù)控車床

三坐標聯(lián)動——數(shù)控銃床

在工作臺上裝數(shù)控分度頭,即四坐標聯(lián)動,使工作臺

沿X軸可轉(zhuǎn)動,即軸聯(lián)動。

七、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢:

1.先進的自檢能力:提高機床的綜合性能

2.向高速、高精度發(fā)展:分辨率可達0.01微米,進給

速度可達400~800mm/min

3.更高的生產(chǎn)率,利用率:自動換刀

4.單元模塊化:控制單元、伺服單元、機械部件已模塊

化生產(chǎn),需要時組裝,如:XKA714機械部分北京

一機床,CNC西門子生產(chǎn)

5.更強的通訊、圖象編程、顯示功能:計算機編程

八、

---------機械手----------------------

單機<____________________>單機4________>單機...

FMS柔性制造系統(tǒng)Y--------?FMS<-?FMS...

FML柔性制造生產(chǎn)線4-----------?FML4--------->FML...

FA自動化工廠

九、數(shù)控機床加工特點

數(shù)控機床是新型的自動化機床,它具有廣泛通用性和很

高的自動化程度。數(shù)控機床是實現(xiàn)自動化最重要的環(huán)節(jié),是

發(fā)展柔性生產(chǎn)的基礎(chǔ)。數(shù)控機床在加工下面一些零件中更能

顯示優(yōu)越性:

1)批量?。?00件以下)而又多次生產(chǎn)的零件

2)兒何形狀復雜的零件

3)在加工過程中必須進行多種加工的零件

4)切削余量大的零件

5)必須嚴格控制公差(即公差帶范圍小)的零件

6)工藝設(shè)計經(jīng)常變化的零件

7)加工過程中的錯誤會造成嚴重浪費的貴重零件

8)需要全部檢驗的零件,等

第二章零件加工程序的編制

第一節(jié)概述

本節(jié)重點:1.數(shù)控加工基本原理

2.數(shù)控機床編程方法

一、數(shù)控加工基本原理

二、數(shù)控機床程序編制的內(nèi)容和步驟

主要內(nèi)容:分析零件圖、確定加工工藝過程、進行數(shù)學處

理、編寫程序清單、制作控制介質(zhì)、進行程序檢查、

程序輸入、工件試切

步驟:

1.分析零件圖和工藝處理

分析零件圖,決定加工方案,確定加工順序,設(shè)計夾具,

選擇刀具,確定走刀路線,切削用量等。正確選擇對刀

點、切入方式。

2.數(shù)學處理

建立工件坐標系,確定加工路線,計算出各兒何元素的

起點、終點、圓心坐標值。(復雜零件或不規(guī)則零件坐標

點不好找,可以借助CAD畫圖求出)

3.編寫程序

根據(jù)所使用的數(shù)控系統(tǒng)指定的代碼及格式編寫程序。

4.程序輸入

以前用穿孔帶作為介質(zhì),通過紙帶閱讀機送入數(shù)控系統(tǒng)。

現(xiàn)在可以直接用鍵盤輸入,或在計算機中編好后通過相

應(yīng)的軟件及接口傳入程序。

5.程序校驗與首件試切

程序必須經(jīng)過檢查校驗試切后才可使用。

可以通過空運行程序檢查軌跡是否正確,還可以用圖形

模擬功能。

首件試切時',一般單段運行,監(jiān)視加工狀況,隨時調(diào)整

參數(shù),出現(xiàn)問題,立刻停車。

三、數(shù)控機床編程方法

1)手工編程

由人工完成零件圖紙分析、工藝處理、數(shù)值計算、編寫程

序清單,直到程序輸入、校驗,稱為“手工編程二

此種方法適用于點位或兒何形狀不太復雜的零件。

2)自動編程

所謂“自動編程”,就是使用計算機或編程機,完成零件

編程的過程,使用規(guī)定的語言手工編寫一個描述零件加工要

求的程序,輸入計算機中,計算機自動進行計算并生成程序。

PowerMi11>Mastercam>CAXA等可先畫出零件的三維實體圖,

設(shè)置好加工參數(shù)、路徑,可以自動生成加工程序。

此方法適用于復雜曲面的零件或幾何元素不復雜,但程序量

很大的零件。

手工編程時間:加工時間約為30:1且NC機床不能開動的

原因中20%?30%是由于程序不能及時編出造成的,所以必須

要求編程自動化。

第二節(jié)、數(shù)控機床編程的基礎(chǔ)知識

本節(jié)重點:1.程序段格式

2.各功能字作用

國際上已形成了兩個通用標準:國際標準化組織(ISO)標準

和美國電子工業(yè)學會(EIA)標準。我國根據(jù)ISO標準制定了

JB3051-82《數(shù)字控制機床坐標和運動方向的命名》等國標。

由于生產(chǎn)廠家使用標準不完全統(tǒng)一,使用代碼、指令含義也

不完全相同,因此需參照機床編程手冊。

1、程序結(jié)構(gòu)與格式

一個完整的零件加工程序,由若干程序段組成;

一個程序段,序號、若干代碼字和結(jié)束符號組成;

每個代碼字,由字母和數(shù)字組成。

例:(程序段)

/N3GOOX10Z10M3S650;

1-程序段結(jié)束符

——-----輔助功能代碼

-----------------------坐標值

--------------------準備功能代碼

--------------------------------程序段序列號

-----------------------------------選擇程序段跳過符

例:設(shè)X0=0Y0=0

Z0=100Xi=100Yi=80

Zi=35

用同一把鉆頭加工A、B兩

0孔,加工程序如下:

02001(程序名,一個完整程序存放在內(nèi)存中的首地址表識符。西門子

用飛”,FANUC用“0”)

N001G91G00X100.00Y80.00M03s650;快速定位到A點,主軸正轉(zhuǎn),

轉(zhuǎn)速650

N002Z-33.00;刀具下降33mm,距工件2mm

N003G01Z-26.00F100;直線插補,刀具向下工進26mm穿透工件

N004GOOZ26.00;快速返回

N005X50.00Y30.00;快速定位到B點

N006G01Z-17.00;刀具向下工進17mm,進入到工件內(nèi)15mm

N007G04F2;暫停2秒

N008GOOZ50.00;刀具快速上移50mm

N009X-150.00Y-110.00;返回起始點

N010M02;程序結(jié)束

一個程序段包含三部分:程序標號字(N字)+程序主體+結(jié)束

(1)程序標號字(N字):也成為程序段號,用以識別和區(qū)

分程序段的標號,不是所有程序段都要有標號,但有標號便

于查找,對于跳轉(zhuǎn)程序來說,必須有程序段號,程序段號與

執(zhí)行順序無關(guān)。

(2)結(jié)束符號:用“;”,有些系統(tǒng)用“*”或“LF",任何程序段

都必須有結(jié)束符,否則不與執(zhí)行。(一般情況下,在數(shù)控系

統(tǒng)中直接編程時,按回車鍵,可自動生成結(jié)束符,但在電腦

中編程時一,需手工輸入結(jié)束符)

(3)程序段主體部分:一個完整加工過程,包括各種控制信

息和數(shù)據(jù),由一■個以上功能字組成。功能字包括:準備功能

字(G),坐標字(X、Y、Z),輔助功能字(M),進給功能

字(F),主軸功能字(S),刀具功能字(T)等。

2、功能字:

(1)準備功能字(G字):使機床做某種操作的指令。用地

址G和兩位數(shù)字表示,從G00-G99共100種。

非模態(tài)G代碼:只在它所在的程序段內(nèi)

有效,如:G04、G92、G08、G09(加、減速)

模態(tài)G代碼:一旦執(zhí)行就一直保持有

效,直到被同一模態(tài)組的另一G代碼替代為止。如:GOO、G0K

G02

(2)坐標字:由坐標名、帶+/-號的絕對坐標值(或增量值)

構(gòu)成。X、Y、Z,U、V、W,P、Q、R,A、B、C,I、J、K

(3)進給功能字(F字):由地址碼F和后面表示進給速度的

若干位數(shù)構(gòu)成。

(4)主軸轉(zhuǎn)速功能字(S字):由S字母和后面的若干位數(shù)字

組成。

(5)刀具功能字(T字):T地址字后接若干位數(shù)值,數(shù)值為

刀號和刀補號。如T3選3號刀具

(6)輔助功能字(M字):M地址字后接2位數(shù)值,M00-M99共

100種M代碼。如MOO、M02、M03、M04等

(7)刀具偏置字(D字和H字):D字后接一個數(shù)值是將規(guī)定

在刀具偏置表中的刀具直徑值調(diào)出,當程序中有G41或G42指

令時,這個值就是刀具半徑的補償值。H字后接一個數(shù)值是將

規(guī)定在刀具偏置表中的刀具長度度值調(diào)出,當Z軸運動時一,這

個值就是刀具長度偏置值。

第三節(jié)、坐標系

本節(jié)重點:1)數(shù)控機床坐標系的確定

2)機床坐標系、工件坐標系、參考點

3)工件坐標系的設(shè)定

一、坐標軸

數(shù)控機床的坐標系采用直角笛卡爾坐標系,其基本坐標軸為

X、Y、Z直角坐標系。其名稱和方向符合右手法則。

坐標軸方向確定:

z軸:無論哪一種機床都規(guī)定Z軸作為平行于主軸中

心線的坐標軸,如果有多個主軸,應(yīng)選擇垂直于工件裝夾面

的軸為Z軸。

X軸:通常選擇為平行于工件裝夾面,與主要切削

數(shù)控機床的坐標軸及其運動方向

a)數(shù)控車床b)立式數(shù)控鐐銃床c)臥式數(shù)控鍵銃床

旋轉(zhuǎn)坐標A、B、C的方向分別對應(yīng)X、Y、Z軸按右手螺旋方向

確定。

+Z:使刀具遠離工件的方向。

+X:(1).在刀具旋轉(zhuǎn)的機床上(如銃床),如果

Z軸水平,當從主軸向工件看時,+X方向指向右方(臥銃)。

如果Z軸垂直,當從主軸向工件看時,+X方向指向右方(立銃)。

(2).在沒有旋轉(zhuǎn)刀具、沒有旋轉(zhuǎn)工件的機床

上(牛頭刨),X軸平行于主要切削方向。

注意:編程時認為-刀具運動,工件靜止,刀具在刻畫工件。

二、坐標原點

1.機床原點:現(xiàn)代數(shù)控機床一般都有一個基準位置,稱為機

床原點(machineorigin)或機床絕對原點(machineabsolute

origin)o是機床制造商設(shè)置在機床上的一個物理位置,其作

用是使機床與控制系統(tǒng)同步,建立測量機床運動坐標的起始

點。一般用“肥表示?;蛴脗惚硎?。

2.機床參考點:與機床原點相對應(yīng)的還有一個機床參考點

(referencepoint),用"R”表示,或用表示。它是機

床制造商在機床上用行程開關(guān)設(shè)置的一個物理位置,與機床

原點的相對位置是固定的,機床出廠前由機床制造商精密測

量確定。

3.程序原點:(programorigin)編程員在數(shù)控編程過程中

定義在工件上的幾何基準點,有時也稱為工件原點(part

origin),用“W”癡,或用表示。程序原點一般用G92

或G54-G59(對于數(shù)控鍵銃床)和G50(對于數(shù)控車床)設(shè)置。

三、坐標系

1.機床坐標系:機床原點對應(yīng)的坐標系稱為機床坐標系,它

是固定不變的,是最基本的坐標系,是在機床返回參考點后

建立起來的,一旦建立,除了受斷電影響外,不受程序控制

和新設(shè)定坐標系影響。通過給參考點賦值可以給出機床坐標

系的原點位置,有些機床把參考點和機床坐標系原點重合。

2.工件坐標系:程序原點對應(yīng)的坐標系稱為工件坐標系,這

個坐標系由編程員自己設(shè)定,只要方便編程即可。但在實際

加工中,操作者在機床上裝好工件之后要測量該工件坐標系

的原點和基本機床坐標系原點的距離,并把測得的距離在數(shù)

控系統(tǒng)中預先設(shè)定,這個設(shè)定值叫工件零點偏置。如圖:

例1.如車床

z

工件-------*----------

______________工儂標系X距離

|XN距離IJ——

」利味坐標系

X

一般數(shù)控系統(tǒng)可以設(shè)定兒個工件坐標系。例如美國A-B公司的

9系列數(shù)控系統(tǒng)就可以設(shè)定9個工件坐標系。它們是G54、G55、

G56、G57、G58、G59、G59.1、G59.2、G59.3。它們是同一組

模態(tài)指令,同時只能有一個有效。

下面舉例說明機床參考點、機床坐標系、工件坐標系的建立

及關(guān)系:

二4建立工件

坐標系

2

機床,坐-標-系---

機床參考點

-2

如圖:通過給機床參考點賦值x=-3、Y=-2,定義了機床坐標

系,然后在機床坐標系中用坐標值X=3、Y=2定義G54工件坐標

系的零點位置。

舉例說明工件坐標系與機床坐標系的關(guān)系

設(shè)刀具在基準點(-6,0),要使刀具從基準點移到A、再到B、

N1G00G90G54X10Y10;

N2G01X30F100;

N3X10Y20;

N4G00G53X10Y20;

N5X0Y0;

N6G28X0Y0;

舉例說明工件坐標系與工件坐標系的關(guān)系

二34工件坐標系3工件坐標系II

程序如下:

激活G54工件坐標系

GOOX20Y20;刀具移到G54工件坐標系中的X20、Y20點

G55X10Y10;刀具移到G55工件坐標系中的X10、Y10點

X3Y2;刀具運動到G55工件坐標系中的X3、Y2點

修改偏置表中的偏置值:常用的是手動修改和通過程序修改

兩種。

3.設(shè)定工件坐標系

設(shè)定工件坐標系原點常用G92或G54-G59(對于數(shù)控鍵銃床)

設(shè)置。

(1)G92-后面的坐標值是把刀具的當前位置設(shè)定在新坐標系

中的坐標值。如下例中Ni句設(shè)定的坐標系是把刀具所在的位

置A點,設(shè)定在該坐標系的X=0、Y=0點上。Nj句設(shè)定的坐標系

是把A點設(shè)定在該坐標系的X=100、Y=100點上。G92指令不能

命令機床運動。

M設(shè)定坐標系

100------------4---

I

I

Nj設(shè)定坐標系

100'

通常用G92設(shè)定對刀點,數(shù)控機床工作時,有時先把刀具移到

N2G92X25Z40

注:先測量工件的直徑、長度(25、40),刀具起始位置在A

點,主軸啟動,手動移動到B點,啟動程序,程序運行到G92

時,自動把B點定義為新建工件坐標系中的(25,40)點,新

工件坐標系建立,加工程序在工件坐標系中運行。

G92的另一功能是移動由G54-G59建立的工件坐標系。如圖例

N3G55Y10X5;在G55坐標系移到X5,Y10點

N4G54Y10X5;在G54坐標系移到X5,Y10點

N5G92Y-5X-5;把刀具所在位置定義新G54坐標系下

Y-5,X-5點,G55同時移動相同增量

N6Y15X0;移動到新G54坐標系下Y15,X0點

N7G55Y10X5;移動到新G55坐標系下Y10,X10點

舉例說明G92、G54-G59的應(yīng)用:

下圖描述了一個一裝夾加工三個相同零件的多程序原點與機

床參考點之間的關(guān)系及偏移計算方法,先以G92為例:

如圖:

6Y1

Y3X

/

、W33I3

X6

1.2X

4.54

機床參考點向多程序原點的偏移

N1G90;絕對編程,刀具位于機床參考點

N2G92X6Y6Z0;將程序原點定義在第一個零件的工件原點也

:::加工第一個零件

N8GOOXOY0;快速返回程序原點

N9G92X4Y3;將程序原點定義在第二個零件的工件原點W2

:::加工第二個零件

N13GOOXOY0;快速返回程序原點

N14G92X4.5Y-1.2;將程序原點定義在第三個零件的工件原點中3

舉例說明G54-G59應(yīng)用:

首先設(shè)置G54-G59原點偏置寄存器:

對于零件1:G54X-6Y-6Z0

對于零件2:G55X-10Y-9Z0

對于零件3:G56X-14.5Y-7.8Z0

然后調(diào)用:

N1G90G54

:加工第一個零件

N7G55

:加工第二個零件

N10G56

:加工第三個零件

4.工件坐標系的零點偏置

用G52指令可將工件坐標系的零點偏置一個增量值

G52XYZ;

執(zhí)行該指令可將當前坐標系零點從原來的位置偏移一個X_Y_Z

距離。

G52與G92比較

區(qū)別:G52后面的坐標值是工件坐標系原點的移動值,而G92

后面的坐標值是刀具在新坐標系中的坐標值。

相同:不產(chǎn)生機床移動,只改變工件坐標系位置。

例:程序機床坐標系位置工件坐標系位置

G01X25Y25F55X25Y25X25Y25

G52X10Y10X25Y25X15Y15

刀具位置

2515

G52偏置后工件坐標系

工件坐標系(機床坐標系)

01025

注:G01前無工件坐標系設(shè)定指令(如G92),所以工件坐標

系與機床坐標系重合,G52偏置后機床坐標系不動,工件坐標

系移動O

取消方式:

1)用G52X0Y0Z0

2)用G92移動有零點偏置的坐標系

3)程序結(jié)束

第四節(jié)常用編程指令

本節(jié)重點:1)重點掌握基本編程指令的使用

2)注意車床與銃床編程時的區(qū)別

3)熟練掌握極坐標編程

4)會使用刀具長度偏置指令及半徑補償指令

一、快速定位方式G00(模態(tài))

格式:GOOX_Y_Z_;

GOO軌跡是直線,速度由系統(tǒng)確定,后面的坐標值為終點

坐標值,應(yīng)用于空行程、快進、快退,節(jié)省時間,提高效率。

二、直線插補指令G01(模態(tài))

格式:G01X_Y_Z_F_;

XYZ坐標值為直線終點坐標值,可為絕對坐標值或相對坐

標值,F(xiàn)為速度指令,改變F值可以改變直線插補速度。

*程序中首次出現(xiàn)的插補指令(G01、G02、G03)一定要有

F指令,否則出錯!后續(xù)程序中如速度相同可省略。如速度改

變不可省略。

三、1)絕對坐標編程指令G90(模態(tài))

格式:G90;

以后出現(xiàn)的坐標值均為絕對坐標值,即刀具運動的位置坐

標是指刀具相對于程序原點的坐標。

2)相對坐標編程指令G91(模態(tài))

格式:G91;

以后出現(xiàn)的坐標值均為相對坐標值,即刀具運動的位置坐

標是指刀具從當前位置到下一位置之間的增量。

例:分別用絕對和增量方式編程

絕對方式:增量方式:

N1M03S640;主軸正轉(zhuǎn)N1M03S640;

N2G90;選絕對(增量)N2G91;

N3GOOX20Z60;快進A-BN3GOOX-60Z-20;

N4G01X30Z40F100;工進B-CN4G01X10Z-20F100;

N5G01X30Z20;C-DN5G01XOZ-20;

N6G01X40Z20;D-EN6G01X10Z0;

N7M02;結(jié)束N7M02;

2o

3o

4o

8O

有些數(shù)控系統(tǒng)不用G90、G91區(qū)分絕對和增量編程,而是直接

用X、Y、Z表示絕對編程,用U、V、W表示增量編程。例:

絕對編程:增量編程:

N1M03S640;N1M03S640;

N2GOOX20Z60;N2GOOU-60W-20;

N3G01X30Z40F100;N3G01U10W-20F100;

N4G01X30Z20;N4G01XOZ-20;

N5G01X40Z20;N5G01X10Z0;

N6M02;N6M02;

以上程序中沒有出現(xiàn)G92指令,G92指令為定義工件坐標系,

有些系統(tǒng)用G50(數(shù)控車),還有些系統(tǒng)兩者都不用(南京仁

和),它采用直接對刀,通過輸入刀補參數(shù)來建立工件坐標。

習題:根據(jù)下圖編寫加工程序(加工路徑A-B-C-D-A)

絕對方式:增量方式:

N1G90G00X16Z50;N1G91G00X-24;

N2G01Z35F200;N2G01Z-15F200;

N3X18Z20;N3X2Z-15;

N4G00X40Z50;N4G00X22Z30;

N5M02;N5M02;

**注意數(shù)控車床編程特點:X軸方向豎直向下,Z軸方向水平

向右;X軸坐標為Z軸坐標2倍,即直徑量編程。

注意上例中,程序中有很多坐標字、G功能字被省略。(書22

頁:若某個方向上的坐標增量值為0,則在程序中可以省略。)

表現(xiàn)在絕對編程中:相鄰程序段中坐標值相同的坐標字可以

省略;而在增量編程中:程序段中坐標值為0的坐標字可以省

略。

習題:綜合運用GOO、G01指令編程。

020______015010

30

(40/5)

四、圓弧插補指令G02、G03(模態(tài))

G02一順圓插補(在車床上為逆圓插補)

G03一逆圓插補(在車床上為順圓插補)

格式:

G02(G03)X_Y_(Z_)I_J_(K_)或(R_),F_;

X、Y、Z值為圓弧終點坐標值(G90),或是終點相對起點的

增量值(G91);

I、J、K值為圓心相對于圓弧起點的增量值,且總為增量值;

R值為圓弧半徑,該值的正負取決于圓弧的大小,若圓

弧小于或等于180度,則R為正值,若圓弧大于180度,則R值

為負。

F值為圓弧插補的進給速度。

X

絕對方式:

G02X120Z10160K-40F300;

增量方式:

G02U60W-90160K-40F300;

2例:(比較上例,體會坐標軸方向?qū)A弧插補方向的影

響)Y

42

32

20

1020304250

絕對方式:

G90G00X42Y32

G02X30Y20J-12F200

G03X10Y201-10

增量方式:

G91GOOX-8Y-1O

G02X-12Y-12J-12F200

G03X-20I-1O

用R編程:

G90GOOX42Y32

G02X30Y20R-12F200

G03X10Y20RIO

習題:綜合運用G01、G02、G03等基本指令按照下圖編寫程序

N2G90G54GOOXOY0;快速定位到。點

N3G01XOY15F1OO;O-A

N4G01X10Y15;A-B

N5G02X15Y1010J-5;B-C

N6G03X18Y713JO;C-D

N7G01X20Y7;D-E

N8G01X23Y5;E-F

N9G01X23Y0;F-G

N10G0IX0Y0;G-0

NilM02;

五、確定插補平面指令G17、G18>G19

平面選擇可由程序段中的坐標字確定,也可由G17、G18、G19

確定。

圓弧插補指令后不能同時出現(xiàn)三個方向的坐標字

617選擇乂丫平面

G18選擇XZ平面

G19選擇YZ平面

六、螺旋線加工

有些數(shù)控系統(tǒng)可利用G02、G03指令進行三維螺旋線加工,即

在選定的插補平面內(nèi)完成圓弧插補的同時在垂直于該平面的

第三維方向上進行直線插補。

格式:

繞Z軸的螺旋線是在XY平面內(nèi)的圓弧插補和Z軸的直線插補:

G17G02(G03)X_Y_Z_I_J_(R_)F_;

繞Y軸的螺旋線是在XZ平面內(nèi)的圓弧插補和Y軸的直線插補:

G18G02(G03)X_Z_Y_I_K_(R_)F_;

繞X軸的螺旋線是在YZ平面內(nèi)的圓弧插補和X軸的直線插補:

G19G02(G03)Y_Z_X_J_K_(R_)F_;

X、Y、Z、I、J、K、R、F值與平面內(nèi)圓弧插補的含義一致。

例:AB為螺旋線,起點A(10,0,0),終點B(0,10,5),

B'(0,10,0)

B(0J0,5)

A(IO.O.O)BXO.10,0)

圓弧插補平面為XY平面,逆圓插補,程序如下:

G90G17G03XOY10Z51-10JOF100

注:I、J為投影圓?。ˋB')的圓心相對于起點的增量值。

七、切削螺紋指令G33(模態(tài))

一般格式:

G33X_(Y_)Z_F_;

若為直螺紋可省略X_(或Y_),這里指令導程的字是F_,有

的標準規(guī)定螺紋導程用字。

數(shù)控車床、數(shù)控鏈銃床、加工中心等都有螺紋切削功能,縣

有螺紋切削功能的機床,主軸上都聯(lián)接編碼器,主軸旋轉(zhuǎn)時

由編碼器記錄主軸的初始位置、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)數(shù)和旋轉(zhuǎn)速度,由

于要多次重復加工,因此螺紋認頭必須要準,所謂認頭就是

每次重復加工時,必須從同一位置進行加工,否則就會亂扣。

例:在加工中心上切

削螺紋,工件固定在

工作臺上,刀具裝在

主軸上。

0120200

程序如下:

N1G90

N2Z200.0S45M03;主軸正轉(zhuǎn),刀具沿Z向接近工件

N3G33Z120F5;第一次切削,導程F=5

N4M19;主軸定向停止(使主軸每次都停止在同一角度位置,

以便找到起始位置)

N5GOOY-75;刀具沿Y向退刀

N6Z200MOO;刀具沿Z向退回孔端,程序暫停調(diào)刀

N7Y-70M03;刀具對準孔中心,主軸啟動

N8G04X2;暫停兩秒,便于主軸速度到達

N9G33Z120F5;第二次螺紋切削

N1OM19;主軸定向停止

NilGOOY-75;刀具沿Y向退刀

N12Z200MOO;刀具沿Z向退回孔端,程序暫停調(diào)刀

N13Y-70M03;刀具對準孔中心,主軸啟動

N14G04X2;暫停兩秒,便于主軸速度到達

N15G33Z120F5;第三次螺紋切削

N16M19;主軸定向停止

NXXM02;程序結(jié)束

切削錐度螺紋時,工件要沿Z和X(或Y)兩個方向移動,因螺

紋中心線通常與主軸中心線重合,因此,Z向移動總關(guān)聯(lián)導程,

而X(或Y)向移動則產(chǎn)生錐度。

八、極坐標編程

用極坐標(極徑和極角)方式編寫程序

格式:

G16;

XY;或(XZ;或YZ;)

G15;

在XY和XZ平面內(nèi),X后面的數(shù)值是極徑的值,Y和Z后面的數(shù)值

是極角,在YZ平面內(nèi),Y字后面的是極徑,Z字后面是極角。

(極角單位是“度”,逆時針為“正”,順時針為“負”。

極徑和極角的值與增量方式還是絕對方式有關(guān),也可以混用。

增量方式(G91):極徑的起點是刀具當前所在位置,極角是

相對于上一次編程角度的增量值,在剛進入極坐標編程方式

時,極角的起始邊是當前有效平面的第一坐標軸,缺省表示

極角為0。

絕對方式(G90):極徑的起點總是坐標系的原點,極角的起

始邊永遠是當前有效平面的第一坐標軸。

例圖,刀具運行軌跡是O-A-B-C

增量方式:

N10G91GOOX0Y0F150;

N20G01X10

N30G16;

N40X22Y10;

N50X15Y260;

N60G15;

N70M30;

絕對方式:

N5GOOXOYOF150;

N10G90;

N20G01X10Y10;

N30G16;

N40X22Y10;

N50X15Y80;

N60G15;

N70M30;

極坐標編程中,若后一段中的極徑或極角值與前一段相同,

則后一段程序中可省略不寫,但不能全部省略,至少要出現(xiàn)

一個極坐標字。

例圖:

N10G00

N20G01

N30X20

N40Y90;

N50Y90;

N60Y90;

N70M30;

或者:

N10GOOX10Y5;

N20G01G91G16F100;

N30X20Y45;

N40Y90;

N50X20;

N60X20;

N70M30;

思考:針對上例,絕對方式與增量方式編程哪種較適合?

混合編程例圖:(極徑為絕對,極角為增量)

N10G90G01XOYOZOF100;

N20G16;

N30G90X10Y0;

N40G81G91Y30Z10R5L12

(省略X10)

N50G15;

N60M30

G81為鉆孔循環(huán),每鉆完一孔自動抬刀,抬升高度由R值設(shè)定,

L值為循環(huán)次數(shù)。

混合編程例圖:(極徑為增量,極角為絕對)

225。

N10G00XOYOF500;

N20G90G81X3YOR3Z10;

N30G16;

N40G91X4G90Y135;

N50Y225;

N60Y315;

N70G15X6Y0;

N80G16;

N90G91X8G90Y135;

N100Y225;

N110Y315;

N120M30;

以上程序只出現(xiàn)一次G81,以后G81都省略。欲結(jié)束固定循環(huán),

需有固定循環(huán)結(jié)束指令或程序結(jié)束。

加工圓弧時一,可用極坐標字指定圓弧終點位置,但圓心仍用I、

J、K表示,方法不變,所以圓弧加工程序段中包含極坐標和

直角坐標。!

例圖:一一一^

(18,790,6.840)

9.397

N1GOOX0Y0;

N2G91G16F100;

N3G02X20Y2019.397J3.42;

N4G15;

N5M30;

九、刀具長度偏置指令G43、G44、G49(模態(tài))

通常,數(shù)控車床的刀具裝在回轉(zhuǎn)刀架上,加工中心、數(shù)控鍵

銃床、數(shù)控鉆床等刀具裝在主軸上,由于刀具長度不同,裝

刀后刀尖所在位置不同,即使是同一把刀具,由于磨損、重

磨變短,重裝后刀尖位置也會發(fā)生變化。如果要用不同的刀

具加工同一工件,確定刀尖位置是十分重要的。為了解決這

一問題,我們把刀尖位置都設(shè)在同一基準上,一般刀尖基準

是刀柄測量線(或是裝在主軸上的刀具使用主軸前端面,裝

在刀架上的刀具可以是刀架前端面)。編程時不用考慮實際

刀具的長度偏差,只以這個基準進行編程,而刀尖的實際位

置由G43、G44來修正。(一般而言,刀具長度補償對于二坐

標、三坐標聯(lián)動數(shù)控加工是有效的,但對于刀具擺動的四、

五坐標聯(lián)動數(shù)控加工,則無效)

刀具長度補償在發(fā)生作用前,必須先進行刀具參數(shù)的設(shè)置。

設(shè)置的方法有機內(nèi)試切法、機內(nèi)對刀法和機外對刀法。數(shù)控

車一般采用機內(nèi)試切法和機內(nèi)對刀法。數(shù)控銃采用機外對刀

法。不論用哪種方法,所獲得的數(shù)據(jù)都必須通過手動數(shù)據(jù)輸

入方式將刀具參數(shù)輸入數(shù)控系統(tǒng)的刀具參數(shù)表中。

格式:

G43(G44)H_Z_;

G43為刀具長度正向偏置指令(或離開工件補償),G44為刀

具長度負向偏置指令(或趨向工件補償)。H地址中存儲的為

刀具偏置量。取消刀具長度補償用G49指定。

G43作用:刀具在做Z向移動時,刀具實際移動距離等于Z值加

上H地址中的刀具偏置值。

G44作用:刀具在做Z向移動時,刀具實際移動距離等于Z值減

去H地址中的刀具偏置值。

H地址中的偏置值可以為正值,也可以為負值。不可簡單理解

為測得的刀具長度。

例圖:

100

G91GOOZ100G44H01

通過上例可以看出,在程序命令方式下,可以通過修改刀具

長度偏置寄存器中的值達到控制切削深度的目的,無須修改

零件程序。

思考:

既然G43(G44)只是把程序控制對象從基準點移到刀尖,試

分析下列語句是否可以互換:

N1G91GOOG43HOIZ-348;(H01=100)

N1G91GOOZ-248;

兩段程序走刀位置完全相同,可互換,但第一段程序更方便,

可應(yīng)用于不同的刀具,換刀后只需修改H地址中的刀具偏置值

即可,而第二段程序若換刀后,刀長改變,刀尖位置也發(fā)生

改變,軌跡變化。

數(shù)控編程員應(yīng)記?。毫慵绦蚣僭O(shè)的是刀尖(或刀心)相對

于工件的運動,刀具長度補償?shù)膶嵸|(zhì)是將刀具相對于工件的

坐標山刀具長度基準點(或刀具安裝定位點)移到刀尖(或

刀心)位置。

有些機床不需要G43、G44,而是實行自動刀具長度補償,即

把基準點到刀尖的長度測出,輸入刀具參數(shù)表中即可自動補

償。

刀具長度偏置的取消:

(1)用H00取消,H00地址中的值總為0

(2)用G49取消

*注意:只有在線性程序段(G00、G01)才能使用刀具長度偏

用銃刀加工ABCDA輪廓

線示意圖,立銃刀裝在

主軸上,銃刀測量基準I

到工件上表面的距離為

350mm,要加工HI、IV

面,必須把刀具從基準

面I移近工件上表面,再作Z向切入進給。程序如下:

N1G91G00G43HOIZ-348;

N2G01Z-12F100;

NiG00G49Z360;

由圖可知,銃刀端面與工件上表面間距離是(350T00)

二250mm,但N1句中的Z-348,如沒有刀偏(G43),則刀尖要

下降348mm會進入工件上表面以下98nlln,顯然不對,句中的G43

H01就能修正這一錯誤,這里H01地址中的刀具偏置值是100,

則指令N1含義為刀具向下移動距離等于Z值+H地址中的值,即

-348+100=-248mm,即刀具沿Z向以GOO方式按G91相對坐標值

移動了-248mm,這時刀尖距離工件上表面2mm,N2句向下切削

12mm,從而完成刀具下切。Ni句為取消刀偏,使刀具退回起

始點,G49作用是把G43加上的偏置長度從Z值中減掉,即

360-100=260mm,即相當于刀尖實際上移260mln,回到初始位

置。

十、刀具位置偏置G45-G48(非模態(tài))

在運動方向上的偏置叫刀具位置偏置

格式:

G45

G46

G47X_Y_H(D)_;

G48

G45:使刀具的實際運動位置等于坐標指令與偏置值的代數(shù)和

G46:是兩者的代數(shù)差

G47:刀具運動距離等于編程距離與2倍偏置值的代數(shù)和

G48:兩者的代數(shù)差

移動指令為零時,在絕對方式下(G90),刀具位置偏置指令

不起作用,在增量方式下(G91),僅移動偏置值。

G45-G48用法,例如表2-4:

例,根據(jù)軌跡編程,H01=r刀具半徑

304cl20

——

11

N______EJ15

90

40/

/

/

N1M06T01;

N2G91G46GOOX20Y40H01;

N3G47G01Y30HOIF100;

N4G47X30;

N5G49Y-15;

N6G48X40;

N7G49Y15;

N8G47X20;

N9G47Y-30;

N10G47X-90;

NilGOOG49X-20Y-40;

N12M02;

十一、刀具半徑補償指令G41、G42、G40(模態(tài))

(一)、刀具半徑補償?shù)哪康模?/p>

在數(shù)控銃床上進行輪廓的銃削加工時,由于刀具半徑的存在,

刀具中心軌跡和工件輪廓不重合。如果系統(tǒng)沒有半徑補償功

能,則只能按刀心軌跡進行編程,即在編程時事先加上或減

去刀具半徑,其計算相當復雜,計算量大,尤其當?shù)毒吣p、

重磨或換新刀后,刀具半徑發(fā)生變化時,必須從新計算刀心

軌跡,修改程序,這樣既繁瑣,又不利于保證加工精度。當

數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補償功能時,數(shù)控編程只需按工件輪

廓進行,數(shù)控系統(tǒng)會自動計算刀心軌跡,使刀具偏離工件輪

廓一個刀具半徑值,即進行刀具半徑補償。

(二)、刀具半徑補償指令格式:

G41X_Y_;

D_X_Z_;

G42Y_Z_;

G41:左側(cè)刀具半徑補償

G42:右側(cè)刀具半徑補償

G40:取消半徑補償

X、Y、Z:建立刀具半徑補償運動的終點(實際為G00或G01指

令的坐標字),半徑補償只能在規(guī)定的平面內(nèi)進行,可由坐

標字或G17、G18、G19選擇確定。

D字:偏置號,D后面是多位自然數(shù),每一個偏置號都是一個

內(nèi)存地址,這些地址中存放著刀具半徑值(D00地址中值永遠

為0)。

*刀具半徑補償?shù)慕⒅荒茉贕01、G00下完成,不可在G02、

G03方式下完成,但一旦建立,刀具所走過曲線都有效,即編

程曲線永遠是銃刀回轉(zhuǎn)圓的包絡(luò)線。

(三)、刀具半徑補償編程舉例:

相----

例1:對圖零件編程:,用詁

圖中裝刀基準點是0,

銃刀長度是100mm,

半徑是9mm,編寫

加工ABCDA輪廓線的程序

........

D01=9H01=100

N1G92X0Y0Z0;

N2G91GOOG41D01X200Y200;

N3G43HOIZ-348;

N4G01Z-12F100;

N5Y30;

N6X20;

N7G02X30Y-3010J-30;

N8G01X-50;

N9GOOG49Z360;

N1OG40X-200Y-200;

NilM3O;

N0G90GOOX0Y0;

N1GOOG42X20Y20DOI;

N2G01X70F100;

N3G03X82.99Y4205R15;

N4G01X72.99Y62.5;

N5G03X59.33Y66.16R15;

N6G02X38.521Y69.797R16;

N7G01X20Y95;

N8Y71.18;

N9G02Y48.82R15;

N10G01Y20;

NilGOOG40XOYO;

N12M30;

(四)、刀具半徑補償?shù)娜∠?

可以用G40指令取消,也可以用DOO,D00地址中的半徑值是0。

本節(jié)重點:注意刀具半徑補償方向的選擇!

思考:試舉例說明如何用刀具半徑補償指令修正加工零件的

尺寸。

習題:獨立完成編程,注意半徑補償,可考慮用極坐標編程,已

知D01=10,H01=100

50

第五節(jié)子程序和固定循環(huán).

本節(jié)重點:1)掌握子程序調(diào)用格式

2)了解固定循環(huán)的使用方法

3)能讀懂程序中固定循環(huán)指令的含義

一、子程序:

當同樣的一組程序被重復使用多于一次時,經(jīng)常把他編成子

程序。

(一)、格式:

0*****子程序名

二二\

:)子程序主體

M99;子程序結(jié)束

FANUCA系統(tǒng)的子程序名用字母“0”打頭,后面跟5位自然數(shù),

可區(qū)分99999個不同的子程序。而西門子系統(tǒng)用“獷開頭。子

程序的格式和主程序完全相同,M99是子程序結(jié)束指令,遇到

M99時返回主程序斷點。

(二)、子程序調(diào)用(M98)

格式:

M98p*****L_;

M98是子程序調(diào)用指令,P是調(diào)用子程序標識符,而后面的5位

自然數(shù)是被調(diào)用的子程序的編號,它與子程序名中的“0”字母

后面的數(shù)相同,L字是調(diào)用次數(shù),缺省為1次。

一般,程序都是按順序執(zhí)行的,根據(jù)工藝要求,子程序調(diào)用

指令被放在主程序合適的位置,當執(zhí)行到M98P*****時,控

制系統(tǒng)將轉(zhuǎn)去執(zhí)行子程序,遇到M99返回主程序斷點。

在子程序中,如果控制系統(tǒng)在讀到M99以前讀到了M02或M30,

會停止零件程序執(zhí)行,因此一般不在子程序中編寫M02、M30o

例:

主程序

N1G90;

N2GOOXOY0;

N3.....

N10M98P11111L3;(調(diào)用子程序(一))

NilG01XOY0;

N15M98P22222L2;(調(diào)用子程序(二))

N99M02;

子程序(一)

011111

N100.....

N109M99;(返回斷點)

子程序(二)

022222

N110.

N120M99;(返回斷點)

有些系統(tǒng)用“G36A_"調(diào)用子程序

格式:

G36A**;調(diào)用A**子程序

G37A**;子程序A**開始

G38;子程序結(jié)束

例:(零件毛坯外徑31mm,長度45mm)

N1G90;

N2G92X40Z15;

N3M03S640;

N4M06Tl;

N5GOOX32Z-12;

N6G91;

N7G36Al;

N8G90;

N9GOOX32Z-32;

N10G91;

NilG36Al;

N12G90;

N13GOOX40Z15;

N14M05;

N15M02;

N16G37Al;

N17G01X-12F40;

N18GOOX12ZO;

N19GOOXOZ-8;

N20GO1X-12ZOF40;

N21GOOX12ZO;

N22G38;

注意調(diào)用格式,注意A后數(shù)值作用,注意程序執(zhí)行順序,分析

為何在N15句就出現(xiàn)M02,余下程序是否執(zhí)行?

(三)、M99功能

M99不論在主程序還是在子程序中都用做返回命令,但在住程

序中與在子程序中有所不同。

1、在主程序中M99作用

(1)執(zhí)行程序段中所有命令,包括M99右邊的所有指令

(2)類似于M02、M30清除所有模態(tài)代碼

(3)將當前主程序復位到第一個零件程序段

(4)零件程序復位后,自動執(zhí)行循環(huán)啟動

2、在子程序中作用

(1)通知控制系統(tǒng)子程序結(jié)束

(2)不再執(zhí)行M99后面的任何指令,并返回主程序

(四)、子程序調(diào)用舉例:

閱讀書上38頁程序,了解子程序調(diào)用的方法,體會M99指令的

作用,讀懂程序執(zhí)行的順序。(可以給點時間自己閱讀,然

后說明程序執(zhí)行順序):N00010-(順序執(zhí)行)-N00030-(調(diào)

00001)-N00110-(順序執(zhí)行)-N00130-(調(diào)00002L1)-N00210-

(順)-N00220-(返回斷點)-(調(diào)00002L2)-N00210-(順)

-N00220-(返回斷點)-N00140-(順)-N00150-(返回斷點)

-N00040-(順)-N00070(結(jié)束)

(五)、子程序嵌套

子程序最多可嵌套四級。

二、固定循環(huán)

1.位削循環(huán)的工藝路線:

如圖2-33,用鍵刀錘削直徑為100mm的孔,工藝如下:

1)設(shè)定工件坐標系

2)把刀具從基準點(換刀點)移到初始點,刀具移到初始點

前,要用G43或G44建立刀具長度偏置。

3)把刀尖快速引進至岷平面,R平面為安全平面

4)從R平面起,刀具進給加工運動,直到Z平面,Z平面是孔

底平面

5)刀尖在孔底停留兒秒,可以光整孔底。

6)刀尖退回(必須先沿中心線退回到R平面以上,才可快速

返回基準點。

2.鏈削循環(huán)程序:

(1)G85:鍵孔循環(huán),無暫停,工退。

G89:鍵孔循環(huán),延時,工退。

由于退出時是以加工速度退出,所以加工精度較高,為精鏈

循環(huán)。

格式:G85XYZRFL;

G89XYZRPFL;

X、Y字是把刀具移動到初始點的坐標字,XY到達的終點就

是初始點。Z值是孔底坐標值,G90方式下為絕對坐標值,G91

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